Atomkraft (uran, thorium)

Geovidenskab A · STX · A-niveau · Ressourcer og bæredygtighed

🌍 Atomkraft (uran, thorium)

Atomkraft udnytter kernefission af tunge isotoper.

Kernebrændstof: ²³⁵U (0,72% af naturligt uran) er fissil — splittes ved langsom neutron. ²³⁸U (99,28%) er fertilt — kan via neutronfangst → ²³⁹Pu (også fissil).

Brændstof-anrigelse: natururan 0,72% → 3-5% ²³⁵U til reaktorer, 90%+ til atomvåben. Anrigning via gas-centrifuger (Iran, Pakistan), gas-diffusion (USA, ældre).

Reaktortyper: PWR/BWR (Pressurized/Boiling Water Reactor — letvand-modereret, langt størst andel ~85%), CANDU (tungvands-modereret, kan bruge natururan, Canada), Generation IV (HTR, MSR, breeder).

Nedsmelt-katastrofer: Three Mile Island 1979 (delvist nedsmelt), Tjernobyl 1986 (Ukraine — eksplosion + brand, ~30 direkte døde + 4.000 cancer-relaterede, eksklusionszone), Fukushima 2011 (jordskælv + tsunami → 3 nedsmeltninger, ingen direkte dødsfald af stråling).

Affald: højaktivt affald oplagres som glas-blokke, slutdeponering geologisk i 100.000+ år (Onkalo Finland åbner 2025). Thorium ²³²Th ~3× mere udbredt end uran, breeder reactor-koncept (LFTR), ikke kommercielt udbredt endnu. Indien + Kina udvikler thorium-MSR.

Aktuel rolle: ~10% global elektricitet, 60% af Frankrigs el. Voksende interesse pga. lav CO₂.

Læringsmål

• Vurdere fossile vs. vedvarende energikilder
• Beregne vindmølle-effekt (P = 0.5·ρ·A·v³·C_p)
• Forklare Klimaloven 2020 (DK)
• Vurdere atomkraft (fission, fusion)
• Identificere kritiske råstoffer (Li, Co, sjældne jordarter)

Sådan kan du arbejde med emnet

• Forklar hvordan energi frigøres ved fission af uran
• Diskutér fordele og ulemper ved atomkraft sammenlignet med fossile brændstoffer
• Find ud af, hvordan thorium adskiller sig fra uran som brændstof til atomkraft

Eksperiment-forslag

• Beregn energi frigivet ved fission af ét 235U-atom via E = Δm·c² og sammenlign med forbrænding af et kulstofatom.
• Sammenlign livscyklus-CO₂ pr. kWh: atomkraft ~12 g vs. kul ~820 g vs. sol ~45 g — hvad betyder det for klimaregnskabet?
• Analyser Fukushima 2011: beregn restaktivitet af Cs-137 (halvliv 30 år) og Sr-90 (halvliv 29 år) i 2051.

Brobygning

Atomkraft er lavt-CO₂ men giver langlivet radioaktivt affald — videre til Vedvarende energi (sol, vind, vand, geotermisk) som det langsigtede svar uden denne affaldsudfordring.